Việc theo đuổi hiệu quả năng lượng là một trình điều khiển liên tục trong công nghệ đùn. Với giá năng lượng tăng và mục tiêu bền vững, các nhà xử lý ngày càng xem xét kỹ lưỡng mọi khía cạnh của hoạt động của họ. Một thành phần đang được kiểm tra mới là chính lắp ráp thùng vít.
Sự hiểu biết Thùng ốc vít hình nón Cơ học: Không giống như các ốc vít song song duy trì đường kính gốc không đổi, các ốc vít hình nón có đường kính rễ giảm dần từ vùng thức ăn về phía vùng đo sáng. Vỏ thùng này vít này tương ứng thon. Sự khác biệt hình học cơ bản này tạo ra một số đặc điểm vốn có liên quan đến tiêu thụ năng lượng:
-
Nén dần dần & giảm cắt:
- Thiết kế song song: Nén đạt được nhanh chóng trong vùng nén, thường tạo ra lực cắt cục bộ cao và sưởi ấm. Việc sưởi ấm đáng tin cậy này đòi hỏi công suất vận động đáng kể và thường đòi hỏi phải làm mát đáng kể để kiểm soát nhiệt độ tan chảy.
- Thiết kế hình nón: Nén xảy ra dần dần dọc theo toàn bộ chiều dài vít do khối lượng giảm dần. Điều này dẫn đến tốc độ cắt cực đại thấp hơn đáng kể và hoạt động polymer nhẹ nhàng hơn. Hệ thống sưởi cắt thấp hơn chuyển trực tiếp sang đầu vào năng lượng cơ học thấp hơn (tiêu thụ tải động cơ/kw) và giảm hệ thống sưởi tản nhớt.
-
Hiệu suất truyền nhiệt nâng cao:
- Khối lượng kênh giảm trong một hệ thống hình nón thường cho phép tỷ lệ chiều dài trên đường kính (L/D) ngắn hơn so với các ốc vít song song đạt được sự tan chảy và đồng nhất tương tự.
- Một chiều dài thùng ngắn hơn cung cấp một diện tích bề mặt nhỏ hơn để mất nhiệt. Quan trọng hơn, nó làm giảm nhiệt khoảng cách phải di chuyển từ lò sưởi thùng đến lõi polymer, có khả năng cải thiện hiệu quả sưởi ấm trong khi khởi động hoặc khi xử lý các vật liệu nhạy cảm với nhiệt độ.
- Ngược lại, tỷ lệ khu vực bề mặt trên thể tích lớn hơn trong phần thức ăn (do đường kính lớn hơn) cũng có thể tăng cường dẫn nhiệt từ thùng vào các viên polymer lạnh hơn tại điểm vào.
-
Giảm hao mòn & hiệu suất nhất quán:
- Các lực cắt hoạt động thấp hơn vốn đã làm giảm hao mòn mài mòn trên cả các chuyến bay vít và lớp lót thùng.
- Duy trì dung sai giải phóng mặt bằng chặt chẽ hơn trong thời gian dài hơn đảm bảo hiệu quả bơm nhất quán trong tuổi thọ của vít. Sự xuống cấp trong giải phóng mặt bằng trong các hệ thống song song dẫn đến tăng độ trượt và không hiệu quả của dòng chảy, đòi hỏi áp suất cao hơn (và do đó tải động cơ) để duy trì sản lượng, gián tiếp tăng sử dụng năng lượng theo thời gian.
Định lượng tiềm năng tiết kiệm năng lượng: Mặc dù tiết kiệm chính xác phụ thuộc rất nhiều (vật liệu, cụ thể thiết kế vít, yêu cầu sản phẩm), các cơ chế giảm năng lượng chính rất rõ ràng:
- Tải động cơ thấp hơn: Giảm lực cắt trực tiếp làm giảm công suất cơ học (kW) cần thiết để xoay vít. Các nghiên cứu trường hợp được ghi nhận trên các vật liệu khác nhau (bao gồm PVC, PO và nhựa kỹ thuật) thường báo cáo giảm tải động cơ 5-15% so với các hệ thống song song tương đương.
- Giảm nhu cầu làm mát: Hệ thống sưởi tản nhớt thấp hơn có nghĩa là nhiệt độ tan chảy thoát ra khỏi vít thường thấp hơn và đồng đều hơn. Điều này làm giảm đáng kể khả năng làm mát cần thiết trong các máy hiệu chuẩn hạ nguồn, bể nước hoặc hệ thống làm mát không khí. Tiết kiệm năng lượng ở phía làm mát đôi khi có thể vượt qua các khoản tiết kiệm trên động cơ ổ đĩa.
- Tiềm năng cho chu kỳ ngắn hơn: Trong một số hồ sơ hoặc ứng dụng ống, tính đồng nhất tan chảy tuyệt vời và độ ổn định tạo áp lực của các hệ thống hình nón có thể cho phép tốc độ dòng tăng nhẹ hoặc giảm tốc độ phế liệu, cải thiện hiệu quả năng lượng tổng thể trên mỗi đơn vị sản phẩm tốt.
Cân nhắc quan trọng và thực hiện: Đạt được tiết kiệm năng lượng tối ưu với thùng ốc vít hình nón đòi hỏi sự chú ý cẩn thận:
- Sự phù hợp vật chất: Chúng vượt trội với các vật liệu nhạy cảm cắt (PVC, một số PO, TPE, biopolyme) nhưng có thể ít tối ưu hơn đối với các polyme độ nhớt rất cao đòi hỏi sự pha trộn chặt chẽ.
- Synergy thiết kế vít: Các thùng hình nón phải được kết hợp với một vít hình nón được thiết kế chính xác. Các yếu tố như góc thon, thiết kế chuyến bay và các yếu tố trộn là rất quan trọng cho hiệu suất và hiệu quả.
- Cài đặt quy trình được tối ưu hóa: Hồ sơ nhiệt độ thùng cần điều chỉnh so với các hệ thống song song để tận dụng các đặc điểm nóng chảy khác nhau một cách hiệu quả.
- Thiết kế phễu nguồn cấp dữ liệu: Việc mở thức ăn lớn hơn đòi hỏi một thiết kế phễu chuyên dụng để đảm bảo cho ăn vật liệu nhất quán mà không cần bắc cầu.
- Đầu tư ban đầu: Các hệ thống hình nón thường liên quan đến chi phí ban đầu cao hơn so với các thùng song song tiêu chuẩn. Tiết kiệm năng lượng phải được tính toán so với khoản đầu tư này trong giai đoạn hoàn vốn thực tế.
Các hệ thống thùng ốc vít hình nón cung cấp một con đường rõ ràng để giảm mức tiêu thụ năng lượng trong các quá trình đùn, đặc biệt đối với các vật liệu nhạy cảm với cắt. Các ưu điểm lõi nằm ở việc cắt cơ học giảm đáng kể (tải trực tiếp tải động cơ) và sưởi ấm nhớt thấp hơn (giảm nhu cầu năng lượng làm mát). Mặc dù không phải là một giải pháp phổ quát cho mọi ứng dụng hoặc polymer, nhưng thiết kế vốn có thúc đẩy xử lý nhẹ nhàng hơn và hiệu quả nhiệt nâng cao.
